對運動(dòng)控制而言，應用程序給數字總線(xiàn)帶來(lái)了可靠性

　　隨著(zhù)數字化運動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò )變得越來(lái)越普及，他們最終將納入整個(gè)控制系統中，廢除幾乎所有硬電線(xiàn)。B&R公司的 Muehlfellner預言：“驅動(dòng)器中的集成安全功能將刪除對硬電線(xiàn)驅動(dòng)使能信號的需要。這些驅動(dòng)器也將提供額外的安全功能，如安全停滯——是電機能 在動(dòng)力下保持的一種狀態(tài)，而機器是電子停止、安全停止、安全速度和更多的停止狀態(tài)。典型的驅動(dòng)器I/O和限位開(kāi)關(guān)，還有主編碼器，和家里一樣，也將被遠程 聯(lián)網(wǎng)。”

　　為了說(shuō)得更直觀(guān)點(diǎn)，使用大家都明白的比喻，我們借用了設備制造商的一句話(huà)。“安全功能的完全網(wǎng)絡(luò )控制正在逐漸出現，” Speedline's Klauser相信，“如果自動(dòng)汽車(chē)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )駕馭和剎車(chē)，安全性可以通過(guò)類(lèi)似方法在機器上實(shí)現。”

　　位于蘇塞克斯，威斯康星州的Quad Graphics 是一家商業(yè)印刷機公司。該公司的圖形再制造和技術(shù)(GR/T)部門(mén)所提供自動(dòng)化和其他技術(shù)，領(lǐng)先于現有的印刷技術(shù)和定制膠印印刷機。無(wú)論是其印刷部門(mén)還是 精整部門(mén)，Quad公司已對現有的18多個(gè)印刷機進(jìn)行了重新制造，還有配套設備。

　　對于運動(dòng)控制，GR/T部門(mén)廣泛使用數字總線(xiàn)通信。GR/T部門(mén)的項目技術(shù)支持員Dave Leitinger 說(shuō)：“我們的舊印刷機使用基于繼電器和硬電線(xiàn)連接的模擬控制平臺，處理器和通信速度緩慢，且不是實(shí)時(shí)性的。速度、模塊化和傳輸的數據量是當今市場(chǎng)的關(guān)鍵因 素。隨著(zhù)Profibus 和 Profinet的發(fā)展，我們已經(jīng)能夠將先進(jìn)的數字技術(shù)帶到再制造印刷行業(yè)。這使得我們能夠廢除舊線(xiàn)軸和慢速的HMIs，將IT世界帶到工廠(chǎng)車(chē)間?，F在我 們有能力模塊化輔助印刷設備， 并把具有開(kāi)關(guān)翻轉功能的設備帶到生產(chǎn)線(xiàn)上。”

　　Leitinger 說(shuō)，數字總線(xiàn)已經(jīng)為具有更多的帶寬、更高的可擴展性、TCP/IP互聯(lián)網(wǎng)兼容性、安全集成和實(shí)時(shí)確定性的系統控制，打開(kāi)了通信體系架構。

　　目前的一個(gè)項目是對現有的印刷機重新制造，分為兩個(gè)獨立的印刷生產(chǎn)線(xiàn)，每個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)能夠獨立在線(xiàn)完成生產(chǎn)。“我們必須使用 一個(gè)翻轉開(kāi)關(guān)來(lái)關(guān)閉兩個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)中的其中一個(gè)，將兩個(gè)印刷生產(chǎn)線(xiàn)變?yōu)閱蝹€(gè)生產(chǎn)線(xiàn)，” Leitinger指出，“這需要100多個(gè)Profibus總線(xiàn)，14個(gè)Profinet點(diǎn)，90個(gè)運動(dòng)控制軸和28個(gè)HMIs。”所有這些組件同時(shí)必 須提供安全性集成和實(shí)時(shí)響應。

　　Leitinger說(shuō)：“通過(guò)高速數字網(wǎng)絡(luò )實(shí)現該控制系統，降低了安裝和硬件成本，Profinet能以250微秒的周 期實(shí)時(shí)性地滿(mǎn)足高速率要求，幾乎沒(méi)有延遲變化。除了新組件以外，新型控制系統需要更少的控制柜地面空間和開(kāi)放拓撲設施?，F在我們有了遠程訪(fǎng)問(wèn)診斷工具，還 有生產(chǎn)所需要的數據捕獲。”

　　新型控制系統廢除了硬電線(xiàn)的安全控制?，F在安全站、警衛和機動(dòng)控制對西門(mén)子Simatic故障安全PLCs和具有安全扭轉切斷功能的Simatic驅動(dòng)器是有線(xiàn)冗余和局部性的。

　　“Pofisafe的Profinet使我們在現場(chǎng)總線(xiàn)上批準安全信號，同時(shí)遵守所有安全性協(xié)議和標準，” Leitinger總結說(shuō)，“這給予我們在現場(chǎng)總線(xiàn)上批準安全相關(guān)信息的優(yōu)勢，同時(shí)節省了額外和昂貴的布線(xiàn)費用。”

　　如何測量吞吐量

　　在運動(dòng)控制系統中，從硬電線(xiàn)到數字網(wǎng)絡(luò )轉換的一個(gè)主要挑戰是能夠保持足夠的速度。原始規格只講述了故事的一部分

　　數字網(wǎng)絡(luò )標準組織 ODVA 公司的執行董事Katherine Voss說(shuō)：“網(wǎng)絡(luò )性能對分布式運動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò )的成功實(shí)現至關(guān)重要。然而，人們經(jīng)常錯誤使用線(xiàn)速作為性能的主要指標，而實(shí)際上對有效網(wǎng)絡(luò )，比原始數據速度有一個(gè)因素更加重要。

　　ODVA公司認為總的系統帶寬和總的協(xié)議效用至少與比特率同樣重要，據說(shuō)吞吐量是帶寬最有效的措施，其也是衡量網(wǎng)絡(luò )系統整體性能的最佳方式。對吞吐量合理有效的定義指基于邏輯決策，從一個(gè)事件變化的檢測(輸入)到驅動(dòng)(輸出)的時(shí)間。

　　因此，ODVA說(shuō)，吞吐量是幾個(gè)因素的結合，包括了協(xié)議效率(總數據包大小的數據比率)，網(wǎng)絡(luò )模型(信息流動(dòng)模式/數字和消息頻率)，波特率(基于電線(xiàn)的原始比特速度)和節點(diǎn)處理時(shí)間。